Wisconsin-Madison Üniversitesi mühendisleri, lazer toz yatağı füzyon (laser powder bed fusion) yöntemiyle üretilen metal parçalarda, üç farklı hatayı aynı anda azaltabilen bir teknik geliştirdi. Bu önemli buluş, mühendislik alanında büyük bir adım olarak kabul ediliyor.
Tekniği geliştiren ekip, mühendislik alanında önemli bir yeniliğe imza attı. Üniversitenin Makine Mühendisliği Bölümü öğretim üyelerinden Lianyi Chen ve ekibi, metal parçaların üretiminde karşılaşılan üç temel hatayı aynı anda gidererek, kaliteyi artırmayı başardı. Üç temel hata arasında, iç boşluklar (porlar), pürüzlü yüzeyler ve büyük sıçramalar bulunuyor. Bu hatalar, 3D baskı ile üretilen metal parçaların dayanıklılığını ve güvenilirliğini olumsuz etkileyebiliyordu. Ancak bu yeni buluş sayesinde, bu hataların hepsi aynı anda giderilebiliyor.
Daha önce yapılan araştırmalar genellikle bir tür hatayı azaltmaya odaklanıyordu. Ancak bu, diğer hata türlerinin giderilmesi için ek yöntemlerin kullanılmasını gerektiriyordu. Chen, “Keşfettiğimiz mekanizmalar sayesinde, bu üç hatayı bir arada giderebilen bir yaklaşım geliştirdik. Ayrıca bu yaklaşım, parça üretimini daha hızlı hale getiriyor ve kaliteyi koruyor” dedi.
3D baskı teknolojisi, özellikle havacılık, tıp ve enerji sektörlerinde metal parçaların üretiminde giderek daha fazla tercih ediliyor. Bu teknoloji, karmaşık şekillerin üretilmesini mümkün kılıyor. Ancak, bu üretim biçiminde ortaya çıkan hatalar, kritik uygulamalarda kullanılacak parçaların güvenliğini tehlikeye atabiliyor. Özellikle boşluklar, pürüzlü yüzeyler ve büyük sıçramalar, parçaların dayanıklılığını zayıflatıyor ve bu da onları kritik görevlerde kullanılmasını imkansız kılıyor.
Wisconsin-Madison ekibinin buluşu, bu hataların giderilmesi açısından önemli bir adım olarak değerlendiriliyor. Ekip, yeni geliştirdiği yöntemde, geleneksel Gaussian şekilli lazer ışını yerine nLight adlı bir lazer firmasının geliştirdiği halka şeklinde bir lazer ışını kullandı. Halkanın şekli, bu buluşta önemli bir rol oynadı.
Araştırmacılar, bu teknikle daha kalın katmanlar basılabileceğini ve üretim hızının arttığını da gösterdi. Ayrıca, süreç sırasında malzemenin nasıl davrandığını görmek için Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki Gelişmiş Foton Kaynağı’nda yapılan deneyler kullanıldı. Burada, yüksek hızlı senkrotron X-ışını görüntüleme, teorik analiz ve sayısal simülasyon bir araya getirilerek hataların nasıl giderildiği ortaya kondu.
Chen, bu araştırmanın ardından, doğru işlem koşullarını daha hızlı belirleyerek yüksek kaliteli parçaların üretilebileceğini belirtti. Bu buluşun, lazer toz yatağı füzyonunun endüstriyel düzeyde daha yaygın olarak kullanılmasına olanak tanıyabileceği ifade ediliyor.
